JP5456789B2 - Glass substrate manufacturing apparatus and glass substrate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、溶融ガラスからガラス基板を製造するガラス基板の製造装置およびラス基板のガラスの製造方法に関する。 The present invention relates to a glass substrate manufacturing apparatus for manufacturing a glass substrate from molten glass and a glass manufacturing method for a glass substrate.
従来より、溶融ガラスからガラス基板を製造するために、ダウンドロー法が用いられている。ダウンドロー法は、一方向に延びるくさび状の成形体の両側の壁面上に溶融ガラスを流し、この両側の壁面を伝って鉛直下方に流れ落ちる2つの溶融ガラス流を合流させ、合流後、引っ張りローラを用いて溶融ガラスを所定の板厚の帯状ガラスに成形し、この帯上ガラスを所望のサイズに切断してガラス基板を製造する方法である。 Conventionally, a downdraw method has been used to manufacture a glass substrate from molten glass. In the downdraw method, molten glass is flowed on the wall surfaces on both sides of a wedge-shaped molded body extending in one direction, and two molten glass flows that flow down vertically along the wall surfaces on both sides are merged. Is used to form a glass substrate by forming molten glass into a strip-shaped glass having a predetermined thickness and cutting the glass on the strip into a desired size.
この成形体の表面を伝って流れ落ちる一定の幅の溶融ガラス流は、成形体から離れたとき、溶融ガラス流にはガラス自体の表面張力だけが働くようになるため溶融ガラス流の幅は狭くなろうとする。このため、成形体を離れた溶融ガラス流の少なくとも幅方向両端部を急いで冷やして粘度を上昇させることにより溶融ガラス流の幅が狭くならないようにする。例えば液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造において、ダウンドロー法では、成形体から離れて2つの溶融ガラス流が合流した直後に、溶融ガラスの幅方向端部を急冷するため1200〜1300℃の上部空間から400〜700℃あるいは600〜700℃程度の温度雰囲気の下部空間に移動させる方法をとることができる。この400〜700℃あるいは600〜700℃程度の下部空間には、上記溶融ガラスの幅方向両端部を急冷するローラ、あるいは、溶融ガラスを引き延ばすローラが設けられている。このローラの幅方向両端部の急冷による溶融ガラスの幅収縮の抑制や引き延ばしにより溶融ガラスは所定の厚さの帯状ガラスに成形される。 When the molten glass flow having a certain width flowing down along the surface of the molded body is separated from the molded body, only the surface tension of the glass itself acts on the molten glass stream, so the width of the molten glass stream is narrow. I will try. For this reason, at least both ends in the width direction of the molten glass flow away from the compact are rapidly cooled to increase the viscosity so that the width of the molten glass flow is not reduced. For example, in the manufacture of a glass substrate for liquid crystal display, in the downdraw method, immediately after two molten glass streams are joined apart from the molded body, the end in the width direction of the molten glass is rapidly cooled from an upper space of 1200 to 1300 ° C. A method of moving to a lower space of a temperature atmosphere of about 400 to 700 ° C. or 600 to 700 ° C. can be used. In the lower space of about 400 to 700 ° C. or 600 to 700 ° C., a roller for rapidly cooling both ends in the width direction of the molten glass or a roller for extending the molten glass is provided. The molten glass is formed into a strip-shaped glass having a predetermined thickness by suppressing or stretching the width shrinkage of the molten glass due to rapid cooling of both ends in the width direction of the roller.
このような2つの空間を1つの炉室内を間仕切りして用いる場合、2つの空間を間仕切るために断熱板が用いられる。この断熱板は、2つの空間間で熱が伝導しないように熱伝導率が低い。 When using such two spaces by partitioning one furnace chamber, a heat insulating plate is used to partition the two spaces. This heat insulating plate has low thermal conductivity so that heat is not conducted between the two spaces.
例えば、炉室を形成する炉壁と、この炉室内の上側に配置された成形体と、を備え、板状ガラスを冷却しながら下方へ引き抜くガラス板の製造装置が知られている(特許文献1)。
この製造装置では、成形体のすぐ下に、炉室を上室(上部空間)と下室(下部空間)に分離する略水平な隔壁が配置されている。これにより、上室と下室の雰囲気を相互に影響し合わないようにすることができ、さらに、両雰囲気の温度を個別に最適に制御することができる、とされている。その際、隔壁の断熱板の材料として、セラミックファイバが用いられる。For example, there is known a glass plate manufacturing apparatus that includes a furnace wall that forms a furnace chamber, and a molded body that is disposed on the upper side of the furnace chamber, and that is drawn downward while cooling the sheet glass (Patent Literature). 1).
In this manufacturing apparatus, a substantially horizontal partition that separates the furnace chamber into an upper chamber (upper space) and a lower chamber (lower space) is disposed immediately below the molded body. Accordingly, the atmospheres of the upper and lower rooms can be prevented from affecting each other, and the temperatures of both atmospheres can be individually optimally controlled. At that time, ceramic fiber is used as a material for the heat insulating plate of the partition wall.
しかし、上記断熱板にセラミックファイバ製の板材を用いた場合、下記に示す原因により、帯状ガラスの厚さに不均一性が見られる場合がある。 However, when a ceramic fiber plate is used for the heat insulating plate, nonuniformity may be observed in the thickness of the strip glass due to the following reasons.
断熱板によって作られる、帯状ガラスが通過する隙間の、帯状ガラスと対向する対向面は、帯状ガラスが放射した熱輻射を反射して、及び帯状ガラスが放射した熱輻射を一旦吸収して再び放射して、帯状ガラスに吸収させるため、帯状ガラスの幅方向の温度分布に影響を与える。言い換えると、帯状ガラスは、その対向面が反射した熱輻射あるいは対向面が吸収し再び放射した熱輻射(電磁波)の影響を受け、幅方向の温度分布に影響を与える。例えば、セラミックファイバは、断熱効果を獲得するために、その主成分であるアルミナよりも気泡含有率が高く、熱伝導率が低い。例えば、このようなセラミックファイバをバインダで固めたセラミックファイバボードを断熱板として用いた場合、断熱板自体の温度分布の均一化作用はほとんどなく、断熱板が溶融ガラスから吸収できる熱量も少ないため、断熱板に僅かな欠陥により断熱板の表面の反射率の場所による僅かな差異があれば、その差異が原因となって、帯状ガラスが対向面から受ける熱輻射は不均一となり易く、言い換えると、断熱板の対向面が帯状ガラスに吸収させる熱輻射が不均一となり易い。また、帯状ガラスの幅方向の温度が分布を持つ場合、帯状ガラスが対向面に幅方向で異なる熱輻射を与えると、対向面が一旦吸収して再び帯状ガラスに放射する熱輻射も幅方向で異なる。つまり、帯状ガラスから見ると、断熱板の対向面から受ける熱輻射の影響が均一でなくなり易いため、帯状ガラスの温度は均一化し難く、幅方向に粘度の差が生じ、その結果として厚さにばらつきが生じる。 The opposite surface of the gap through which the glass strip passes, which is made by the heat insulating plate, faces the glass ribbon, reflects the heat radiation emitted by the glass ribbon, and once absorbs the heat radiation emitted by the glass ribbon, then radiates again. And since it is made to absorb in strip | belt-shaped glass, it affects the temperature distribution of the width direction of strip | belt-shaped glass. In other words, the strip glass is affected by thermal radiation reflected by the opposing surface or thermal radiation (electromagnetic waves) absorbed by the opposing surface and radiated again, and affects the temperature distribution in the width direction. For example, ceramic fibers have a higher bubble content and lower thermal conductivity than alumina, which is the main component, in order to obtain a heat insulating effect. For example, when a ceramic fiber board in which such a ceramic fiber is hardened with a binder is used as a heat insulating plate, there is almost no effect of uniforming the temperature distribution of the heat insulating plate itself, and the amount of heat that the heat insulating plate can absorb from the molten glass is small. If there is a slight difference due to the location of the reflectance of the surface of the heat insulating plate due to a slight defect in the heat insulating plate, due to the difference, the heat radiation received from the opposite surface of the glass strip tends to be uneven, in other words, Thermal radiation that the opposite surface of the heat insulating plate absorbs in the belt-like glass tends to be non-uniform. In addition, when the temperature in the width direction of the strip glass has a distribution, if the strip glass gives thermal radiation different in the width direction to the opposing surface, the thermal radiation once absorbed by the opposing surface and radiated to the strip glass is also in the width direction. Different. In other words, when viewed from the strip glass, the effect of heat radiation received from the opposing surface of the heat insulating plate is likely to be non-uniform, so the temperature of the strip glass is difficult to equalize, resulting in a difference in viscosity in the width direction, resulting in thickness. Variation occurs.
そこで、本発明は、従来の問題を解決するために、炉室を断熱板で間仕切りして得られる上部空間と下部空間の間で断熱効果を維持しつつ、帯状ガラスの厚さの不均一性を抑制して、安定的に帯状ガラスを製造することにより、ガラス基板を製造することができるガラス基板の製造装置およびガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the conventional problems, the present invention maintains the heat insulation effect between the upper space and the lower space obtained by partitioning the furnace chamber with a heat insulating plate, and the thickness of the strip glass is not uniform. An object of the present invention is to provide a glass substrate manufacturing apparatus and a glass substrate manufacturing method capable of manufacturing a glass substrate by suppressing the above and stably manufacturing a glass strip.
本発明の一態様は、ダウンドロー法を用いて溶融ガラスからガラス基板を製造するガラス基板の製造装置である。
当該装置は、
炉壁で囲まれた炉室と、
溶融ガラスから帯状ガラスを成形するために前記炉室内に設けられた成形体と、
前記炉室内に設けられたローラと、
前記成形体と前記ローラとを互いに異なる2つの空間に間仕切りする、断熱材を用いた断熱板と、を有する。
前記炉室には、前記成形体で成形された帯状ガラスを前記ローラの位置する空間へ導くスリット状の隙間が前記断熱板によって形成されている。
前記隙間において、少なくとも前記帯状ガラスと対向する前記断熱板の対向面には、前記断熱材に用いる第1の材料の気泡含有率に比べて気泡含有率の低い第2の材料が用いられる。あるいは、前記断熱板の対向面には、前記第1の材料の熱伝導率に比べて熱伝導率の高い第2の材料(但し、気泡含有率が0%を除く)が用いられる。
One embodiment of the present invention is a glass substrate manufacturing apparatus that manufactures a glass substrate from molten glass using a downdraw method.
The device is
A furnace chamber surrounded by a furnace wall;
A molded body provided in the furnace chamber for molding a strip glass from molten glass;
A roller provided in the furnace chamber;
And a heat insulating plate using a heat insulating material that partitions the molded body and the roller into two different spaces.
In the furnace chamber, a slit-like gap is formed by the heat insulating plate for guiding the glass strip formed from the molded body to the space where the roller is located.
In the gap, a second material having a lower bubble content than the bubble content of the first material used for the heat insulating material is used at least on the facing surface of the heat insulating plate facing the strip glass. Alternatively, a second material having a higher thermal conductivity than the first material (provided that the bubble content is not 0%) is used for the opposing surface of the heat insulating plate.
例えば、前記断熱板は、角柱部材に接する前記第1の材料からなる板部材を含み、
前記断熱板の前記対向面は前記角柱部材の側面であり、前記断熱板で仕切られる空間に面する前記断熱板の板面は、前記板部材の板面である。
また、例えば、前記断熱板は、前記第2の材料の角柱部材と、前記第1の材料の板部材と、を有し、前記角柱部材は、前記板部材の周りを覆う枠を形成する。For example, the heat insulating plate includes a plate member made of the first material in contact with the prism member,
The opposing surface of the heat insulating plate is a side surface of the prismatic member, and a plate surface of the heat insulating plate facing a space partitioned by the heat insulating plate is a plate surface of the plate member.
For example, the heat insulating plate includes a prism member made of the second material and a plate member made of the first material, and the prism member forms a frame that covers the periphery of the plate member.
さらに、本発明の他の一態様は、溶融ガラスから帯状ガラスを製造するガラス基板の製造方法である。
当該製造方法は、
炉壁で囲まれた炉室内に設けられた成形体の互いに対向する壁面に2つの溶融ガラス流を形成する工程と、
2つの溶融ガラス流が合流してつくられる帯状ガラスを、前記炉室を間仕切りする、断熱材を含む断熱板によって作られるスリット状の隙間を通過させる工程と、を有する。
その際、前記隙間を通過させる工程では、帯状ガラスが通過する前記隙間において、帯状ガラスと対向する前記断熱板の対向面には、前記断熱材に用いる第1の材料の気泡含有率に比べて気泡含有率の低い第2の材料(但し、気泡含有率が0%を除く)が用いられ、前記対向面が、帯状ガラスに対して帯状ガラスの幅方向に略均等な熱量の分布を与える。あるいは、前記断熱板の対向面は、帯状ガラスが幅方向に保有する温度分布の偏差(温度の最高値と最低値の差分)を減少させる。
Furthermore, another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a glass substrate, in which a strip glass is manufactured from molten glass.
The manufacturing method is
Forming two molten glass streams on opposite wall surfaces of a molded body provided in a furnace chamber surrounded by the furnace wall;
Passing a glass strip formed by joining two molten glass streams through a slit-like gap formed by a heat insulating plate including a heat insulating material that partitions the furnace chamber.
At that time, in the step of passing the gap, in the gap through which the strip glass passes, the opposed surface of the heat insulating plate facing the strip glass is compared with the bubble content of the first material used for the heat insulating material. A second material having a low bubble content (however, the bubble content is excluding 0%) is used, and the facing surface provides a substantially uniform heat distribution in the width direction of the strip glass with respect to the strip glass. Or the opposing surface of the said heat insulation board reduces the deviation (difference of the maximum value of temperature, and the minimum value) of the temperature distribution which strip | belt-shaped glass holds in the width direction.
上述のガラス基板の製造装置およびガラス基板の製造方法は、炉室を断熱板で間仕切りして得られる上部空間と下部空間の間で断熱効果を維持しつつ、ガラス基板の厚さの不均一性を抑制することができる。 The glass substrate manufacturing apparatus and the glass substrate manufacturing method described above are not uniform in thickness of the glass substrate while maintaining a heat insulating effect between the upper space and the lower space obtained by partitioning the furnace chamber with a heat insulating plate. Can be suppressed.
以下、本発明のガラス基板の製造装置およびガラス基板の製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the glass substrate manufacturing apparatus and the glass substrate manufacturing method of the present invention will be described in detail.
(ガラス基板の製造方法の全体概要)
図1は、ガラス基板の製造方法の一実施形態のフローを説明する図である。図2は、ガラス基板の製造方法の一部を実施する装置の外観図である。
本実施形態のガラス板の製造方法は、熔解工程(ST1)と、清澄工程(ST2)と、均質化工程(ST3)と、供給工程(ST4)と、成形工程(ST5)と、徐冷工程(ST6)と、切断工程(ST7)と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先の業者に搬送される。(Overall overview of glass substrate manufacturing method)
Drawing 1 is a figure explaining the flow of one embodiment of the manufacturing method of a glass substrate. FIG. 2 is an external view of an apparatus for carrying out a part of the glass substrate manufacturing method.
The glass plate manufacturing method of the present embodiment includes a melting step (ST1), a clarification step (ST2), a homogenization step (ST3), a supply step (ST4), a forming step (ST5), and a slow cooling step. (ST6) and a cutting process (ST7) are mainly included. In addition, a plurality of glass plates that have a grinding process, a polishing process, a cleaning process, an inspection process, a packing process, and the like and are stacked in the packing process are conveyed to a supplier.
熔解工程(ST1)〜切断工程(ST7)を行う装置は、図2に示すように、熔解槽1aと、清澄槽1bと、攪拌槽1cと、を有する熔解装置1と、成形装置6と、切断装置8と、を有する。
熔解工程(ST1)では、熔解槽1a内に供給されたガラス原料を、図示されない火焔および電気ヒータで加熱して熔解することで溶融ガラスを得る。
清澄工程(ST2)は、清澄槽1bにおいて行われ、清澄槽1b内の溶融ガラスを加熱することにより、溶融ガラス中に含まれる酸素やSO2の気泡が、清澄剤の酸化還元反応により成長し液面に浮上して放出される、あるいは、気泡中のガス成分が溶融ガラス中に吸収されて、気泡が消滅する。
均質化工程(ST3)では、配管1dを通して清澄槽1bから供給された、攪拌槽1c内の溶融ガラスを、スターラを用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。
供給工程(ST4)では、配管1eを通して溶融ガラスが成形装置6に供給される。
成形装置6では、成形工程(ST5)及び徐冷工程(ST6)が行われる。
成形工程(ST5)では、溶融ガラスを帯状ガラスに成形し、帯状ガラスの流れを作り流れる帯状ガラスが所望の厚さになる。徐冷工程(ST6)では、反りや平面歪が生じないように、さらに、熱収縮率が大きくならないように、冷却される。
切断工程(ST7)では、切断装置8において、成形装置6から供給された帯状ガラスを所定の長さに切断することで、ガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、所定のサイズに切断された後、ガラス端面の研削・研磨、洗浄が行われる。そして、さらに、気泡や脈理等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス基板が最終製品として梱包される。The apparatus which performs a melting process (ST1)-a cutting process (ST7), as shown in FIG. 2, the
In the melting step (ST1), the glass raw material supplied into the melting tank 1a is heated and melted with a flame and an electric heater (not shown) to obtain molten glass.
The clarification step (ST2) is performed in the
In the homogenization step (ST3), the glass components are homogenized by stirring the molten glass in the
In the supply step (ST4), the molten glass is supplied to the
In the shaping |
In the forming step (ST5), the molten glass is formed into a strip glass, and the strip glass that flows through the flow of the strip glass has a desired thickness. In the slow cooling step (ST6), cooling is performed so as not to cause warpage or plane distortion and to further increase the thermal contraction rate.
In a cutting process (ST7), in the
図3(a)は、本発明の一実施形態であるガラス基板の製造装置10の主要部の概略構成図である。本実施形態のガラス基板の製造装置10およびガラス基板の製造装置10を用いたガラス基板の製造方法は、液晶ディスプレイ用ガラス基板やディスプレイのカバーガラス用のガラス基板の製造に好適に適用される。また、有機ELディスプレイ用ガラス基板、携帯端末機器などの筐体用のカバーガラス、タッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。また、p−Si・TFT(ポリシリコン TFT (Thin Film Transistor))を用いたフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適である。特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板では、目標とする厚さに対して厚さがばらついた板厚偏差が生じると、光路差が生じてしまい表示画像に明暗差が発生してしまう。このため、液晶ディスプレイ用ガラス基板では、板厚偏差を抑制できるという本発明の効果がより顕著となる。
Fig.3 (a) is a schematic block diagram of the principal part of the
ガラス基板の製造装置(以降、単にガラス製造装置という)10は、ダウンドロー法を用いて溶融ガラスから帯状ガラスを成形し、切断工程を経てガラス基板を製造する。ガラス製造装置10は、成形装置6と切断装置8を含む。
ガラス製造装置10は、炉室12と、成形体14と、ローラ16と、断熱板18と、を有する。図3(a)中の紙面に垂直方向が、帯状ガラスの幅方向であり、図1(a)中紙面内の上下方向が、高さ方向である。A glass substrate manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as a glass manufacturing apparatus) 10 forms a glass strip from molten glass using a downdraw method, and manufactures a glass substrate through a cutting process. The
The
炉室12は、耐火物レンガやブロック状の電鋳柱耐火物等により組み立てられた炉壁12aで囲まれた空間である。炉室12内には、成形体14と、ローラ16と、断熱板18とが設けられている。
成形体14は、上方に向かって開放された溝14aを含み、溝14a内を溶融ガラスが流れる。成形体14は、例えば煉瓦により構成されている。図3(b)は、成形体14の斜視図である。The
The molded
溶融ガラスは、図3(b)の左側から樋状の経路15に沿って矢印の方向に流れ、図示されない溝14aの右端部まで流れると、成形体14の溝14aの両側の壁上部から溢れる。溢れ出た溶融ガラスは、成形体14の両側壁面14b,14cを伝って流れる。この2つの溶融ガラスの流れは、成形体14の最下端14dで合流する。これにより、溶融ガラスは帯状ガラスとなって、断熱板18によって形成された隙間19を通って、ローラ16の位置する下部空間に導かれる。
ローラ16は、成形体14より移動した帯状ガラスを所定の速度で引っ張って所定の厚さの帯状ガラスにする。ローラ16は、例えば、帯状ガラスの幅方向に延びた長尺状のローラである。あるいは、帯状ガラスの幅方向両端部を巻き込んで引っ張る二対のローラであってもよい。また、ローラ16は、帯状ガラスの幅方向両端を冷却する機能も有する。なお、冷却機能を有するローラは、ローラ16とは別に、ローラ16よりも上流に設けるようにしてもよい。When the molten glass flows from the left side of FIG. 3B along the bowl-shaped
The
断熱板18は、互いに対向する炉壁12aの高さ方向の同じ位置から炉室12内に延び
て、成形体14とローラ16とを互いに異なる上部空間と下部空間に炉室12を間仕切りする、断熱材を用いた一対の板状部材である。対向する炉壁12aから延びる一対の断熱板18は互いに接触することなく、溶融状態の帯状ガラスが下方に向かって通過するように、帯状ガラスの幅方向に延びたスリット状の隙間19が形成されている。断熱板18により炉室12を上部空間と下部空間に区切るのは、上部空間と下部空間の各々において、空間内の温度について両空間が互いに影響し合わないように温度制御を行うためである。例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造においては、上部空間を1200〜1300℃あるいはそれ以上の温度雰囲気に保持し、下部空間を400〜700℃(例えば、600〜700℃)の温度雰囲気に保持するためである。The
例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造において、上部空間において1200〜1300℃あるいはそれ以上の温度雰囲気に保持するのは、溶融ガラスを低粘度の状態とし、溶融ガラスが成形体12の表面に拡がって「濡れ」状態をつくり、成形体14の表面上での溶融ガラス流の幅の縮小を防止するためである。
一方、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造において下部空間を400〜700℃(例えば、600〜700℃)の温度雰囲気に保持するのは、成形体14によって溶融ガラス流が合流した直後に、速やかに温度を下げて粘度を高めることにより、溶融ガラスに作用する表面張力による溶融ガラスの幅方向の収縮を抑制するためである。
断熱板18は、上部空間の1200℃以上の高熱に対する耐久性を有し、上部空間と下部空間の温度差を維持するために熱伝導率が低い材料が断熱板18の断熱材料として用いられる。また、断熱板18の断熱材料として、例えばアルミナファイバをバインダにより固めたセラミックファイバボードが好適に用いられる。アルミナファイバとは、アルミナ(Al2O3)とシリカ(SiO2)を主成分とした繊維であるセラミックファイバの一種である。アルミナファイバはアルミナを70質量%以上含有し、アルミナを40〜60質量%含有する他のセラミックファイバと区別され得る。なお、上記繊維には、非晶質繊維および結晶質繊維があるが、耐熱性に優れる点で結晶質繊維が好適である。For example, in the production of a glass substrate for a liquid crystal display, maintaining the atmosphere in the upper space at a temperature of 1200 to 1300 ° C. or higher causes the molten glass to be in a low-viscosity state and the molten glass spreads on the surface of the molded
On the other hand, for example, in manufacturing a glass substrate for a liquid crystal display, the lower space is maintained in a temperature atmosphere of 400 to 700 ° C. (for example, 600 to 700 ° C.) immediately after the molten glass flow is merged by the molded
The
図4(a)は、断熱板18の構成図であり、図4(b)は、図4(a)に示すA−A’
線に沿った断熱板18の断面図である。
断熱板18は、中空の四角柱形状の枠部材18a,18b,18c,18dにより断熱板18の矩形形状の枠が形成され、この枠内にアルミナファイバをバインダにより固めたセラミックファイバボード18e〜18gが断熱本体部として設けられている。断熱板18の大きさは、一辺が例えば500〜4000mmであり、断熱板18の最も大きな面積を有する面の形状は、例えば矩形形状であり、長方形あるいは正方形である。
枠部材18a〜18dは、図示されない接合部材で互いに固定されている。帯状ガラスに対向する断熱板18の対向面は、枠部材18aの側面によって形成されている。なお、枠部材18aの側面とは、枠部材18の四角柱形状において、多角形の面を底面というとき、底面から立設する四角形の面をいう。なお、断熱板18には、放射率のばらつきが小さく、熱容量が大きく、熱伝導率の高い材料が用いられる。Fig.4 (a) is a block diagram of the
It is sectional drawing of the
The
The
枠部材18a〜18dには、セラミックファイバボード18e〜18gのアルミナファイバに比べて熱伝導率の高いSiCやSiCを主成分とした材料(例えば、SiC焼結体など)が用いられる。その他、枠部材18a〜18dには、窒化アルミセラミックスを用いることができ、また純ニッケル、モリブデンなどを成分として含ませることもできる。また、これらの部材の表面に放射率を向上させるために塗装やコートを施すことも可能である。また、SiCやSiCを主成分とした材料(以降、SiC等という)は、セラミックファイバボード18e〜18gのアルミナファイバに比べて気泡含有率の低い材料(例えば、気泡含有率が略0)であり、1200℃以上の高温の帯状ガラス近傍に配置しても耐久性を有する。枠部材18a〜18dとしては、特に、SiC等の中でも気泡含有率が低いものが好ましく、例えば、気泡含有率が略0の常圧焼結SiCが好ましい。SiCの他に、モリブデン等の金属を酸化被膜で覆ったものも用いてもよい。枠部材18a〜18dの四角柱形状内の空間は、断熱材料であるアルミナファイバで充填されている。
このように、帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面は四角柱形状の部材の側面であり、断熱板18で仕切られる空間に面する断熱板の板面は、セラミックファイバボードである板部材の板面である。なお、板面とは、板材のうち面積が最も大きい平面をいう。
本実施形態では、枠部材18a〜18dを用いるが、隙間19において帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面に該当する部分のみ、枠部材18aを用いてもよい。
中空の枠部材18a〜18dの各側面を形成する板の厚さは、5〜10mmであることが好ましい。上記板厚が10mmを越えると、枠部材18a〜18dの中空部分に充填する断熱材の量が少なくなり、断熱板18としての断熱効果が小さくなる一方、板厚が5mm未満になると、板厚が薄いことにより均熱化効果が小さくなり、後述するように帯状ガラスへの熱輻射を均一に行うことが難しくなる。したがって、枠部材18aの帯状ガラスと対向する対向面を形成する板の厚さも、5〜10mmであることが好ましい。なお、図4(b)の紙面横方向における断熱板18の幅(枠部材18aの左端から枠部材18bの右端までの長さ)のうち炉室12内に存在する断熱板18の幅に対する、帯状ガラスに対向する断熱板18の対向面に設けられるSiC等の部材の板厚の比率は、例えば、0.01%〜5%であることが好ましい。上記比率が5%を超えると、枠部材18a〜18dに充填するアルミナファイバの量が少なくなり、断熱板18としての断熱効果が小さくなる一方、上記比率が0.01%未満になると、均熱効果が小さくなり、後述するように帯状ガラスへの熱輻射を均一に行うことが難しくなる。For the
Thus, the opposing surface of the
In the present embodiment, the
The thickness of the plate forming each side surface of the
このように、枠部材18a〜18d、特に枠部材18aとして断熱板18のアルミナファイバ等の断熱材料に比べて気泡含有率の低い材料であり、放射率のばらつきが小さく、熱容量が大きく、熱伝導率の高い材料を用いるのは、以下の理由による。
すなわち、帯状ガラスが一対の断熱板18により作られる隙間19を通過するとき、帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面から帯状ガラスが受ける熱輻射の影響によって帯状ガラスの幅方向の温度分布が変化する(帯状ガラスが一対の断熱板18により作られる隙間19を通過するとき、帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面から熱輻射により帯状ガラスが受ける熱によって帯状ガラスの幅方向の温度分布は影響を受ける)。
アルミナファイバなどの断熱材は、空気を含んだ多孔質構造であるため、蓄えることができる熱量は多くなく、帯状ガラスから放射される熱輻射の大半はそのまま反射される。このため、断熱材表面に、場所により僅かな反射特性の違いがあると、その影響がその熱輻射を再び吸収するガラス面に及ぶ。このため、断熱板18の対向面には、十分な熱量を蓄えることができ、断熱板18の表面に場所により僅かな反射特性の違いがあっても、帯状ガラスへの影響が相対的に小さくなるように、気泡含有率がアルミナファイバよりも低い材料が用いられる。SiCを主成分とした材料を含むSiC等は、気泡含有率がアルミナファイバに比べて低いということから、断熱板18の対向面に好適に用いられ得る。
また、帯状ガラスの幅方向に沿って受ける熱輻射の不均一を緩和する機能を持つように、枠部材18a〜18dに熱伝導率の高い材料が用いられる。特に、断熱板18の、帯状ガラスと対向する対向面の温度差があってもその温度差を幅方向に沿って緩和するために、断熱板18の対向面には、断熱材に比べて熱伝導率の高い材料が用いられる。SiC等は、熱伝導率がアルミナファイバに比べて高く、1200℃以上の高温耐久性も有することから、SiC等が断熱板18の対向面に好適に用いられ得る。断熱板18の対向面の熱伝導率が高いことにより、対向する帯状ガラスが幅方向にもともと温度分布を保有していたとしても、断熱板18の近傍を帯状ガラスが通過時に生じる相互の熱交換に伴って、その幅方向の温度分布をある程度改善することができる。言い換えると、帯状ガラスが通過する隙間19において、帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面が、帯状ガラスに対して略均等な熱量の分布を与えることで、幅方向の温度分布の偏差(温度の最高値と最低値の差分)を減少させる。
SiC以外に、酸化被膜を表面に形成したモリブデンが用いられてもよい。なお、SiCは、アルミナファイバ等の断熱材料に比べて、表面の平滑性も高く、高剛性で、構造物として高い平面度(対向するガラスとの間の、幅方向における距離の均一性)を保つことも容易である。そのため、上述したように、帯状ガラスと対向する対向面の温度を幅方向に沿って一定にし、帯状ガラスと対向する対向面から放射される熱輻射の不均一を抑制する、という効果が一層高くなる。これにより、帯状ガラスの幅方向で生じる粘度のばらつきを抑制することができ、帯状ガラスの厚さも均一化される。As described above, the
That is, when the strip glass passes through the
A heat insulating material such as an alumina fiber has a porous structure containing air, and therefore does not have a large amount of heat that can be stored, and most of the heat radiation radiated from the strip glass is reflected as it is. For this reason, if there is a slight difference in reflection characteristics depending on the place on the surface of the heat insulating material, the influence reaches the glass surface that again absorbs the heat radiation. Therefore, a sufficient amount of heat can be stored on the opposing surface of the
In addition, a material having high thermal conductivity is used for the
In addition to SiC, molybdenum having an oxide film formed on the surface may be used. In addition, SiC has higher surface smoothness, higher rigidity, and higher flatness as a structure (uniformity in distance in the width direction between opposing glasses) than heat insulating materials such as alumina fibers. It is also easy to keep. Therefore, as described above, the effect of making the temperature of the facing surface facing the strip glass constant along the width direction and suppressing nonuniformity of heat radiation radiated from the facing surface facing the strip glass is even higher. Become. Thereby, the dispersion | variation in the viscosity which arises in the width direction of strip | belt-shaped glass can be suppressed, and the thickness of strip | belt-shaped glass is also equalized.
本実施形態では、枠部材18a〜18dの材料にSiCを用いた例を挙げて説明したが、上部空間の温度における熱伝導率が、25W/m・K以上、より好ましくは、45W/m・K以上、特に好ましくは50W/m・K以上の熱伝導率を有する材料であるとよい。そのため、枠部材18a〜18dの材料としては、上部空間の温度における熱伝導率が、25〜200W/m・K、より好ましくは、45〜200W/m・K、特に好ましくは50〜200W/m・Kの熱伝導率を有する材料であるとよい。また、枠部材18a〜18dの材料としては、断熱材と比較して、上部空間の温度における放射率の大きな材料を適用することが好ましい。例えば、枠部材18a〜18dの材料の放射率が、好ましくは0.8〜1、より好ましくは0.95〜1であるとよい。また、帯状ガラスの温度分布のばらつきを抑制するために、枠部材18a〜18dの材料の気泡含有率は0〜15%であり、好ましくは0〜5%、より好ましくは0〜2.5%である。
一方、断熱材は、アルミナファイバの他に、アルミナを40〜60質量%含有する他のセラミックファイバ、あるいはマイクロサーム(日本マイクロサーム社製商品名)を用いることもできる。なお、断熱材料は上記材料に限定されるものではなく、上部空間の温度における熱伝導率が、好ましくは1W/m・K以下、好ましくは0.5W/m・K以下、より好ましくは0.3W/m・K以下、さらに好ましくは0.1W/m・K以下、特に好ましくは0.05W/m・K以下の材料であるとよい。言い換えると、断熱材料は、上部空間の温度における熱伝導率が、好ましくは0〜1W/m・K、好ましくは0〜0.5W/m・K、より好ましくは0〜0.3W/m・K、さらに好ましくは0〜0.1W/m・K、特に好ましくは0〜0.05W/m・K以下の材料であるとよい。また、断熱効果を得るために、断熱材料の気泡含有率は20〜100%であり、好ましくは35〜100%、より好ましくは40〜100%である。In the present embodiment, an example in which SiC is used as the material of the
On the other hand, as the heat insulating material, in addition to the alumina fiber, other ceramic fiber containing 40 to 60% by mass of alumina or microtherm (trade name, manufactured by Nippon Microtherm Co., Ltd.) can be used. The heat insulating material is not limited to the above materials, and the thermal conductivity at the temperature of the upper space is preferably 1 W / m · K or less, preferably 0.5 W / m · K or less, more preferably 0.8. The material may be 3 W / m · K or less, more preferably 0.1 W / m · K or less, and particularly preferably 0.05 W / m · K or less. In other words, the thermal conductivity of the heat insulating material at the temperature of the upper space is preferably 0 to 1 W / m · K, preferably 0 to 0.5 W / m · K, more preferably 0 to 0.3 W / m · K. K, more preferably 0 to 0.1 W / m · K, particularly preferably 0 to 0.05 W / m · K or less. Moreover, in order to acquire the heat insulation effect, the bubble content rate of a heat insulating material is 20 to 100%, Preferably it is 35 to 100%, More preferably, it is 40 to 100%.
また、炉室12内の上部空間と下部空間とを独立して温度制御を行うためには、断熱板18の厚さは、厚いほうが好ましい。しかし、断熱板18の厚さが厚くなりすぎると、成形体14を加熱するヒータなどを、成形体14近傍に設置することが困難となることが考えられる。そのため、断熱板18の厚さは、好ましくは30mm〜250mm、より好ましくは50mm〜200mm、さらに好ましくは100mm〜200mmであるとよい。
また、断熱板18の熱抵抗は、好ましくは0.2m2・K/W以上、より好ましくは0.4m2・K/W以上、さらに好ましくは0.5m2・K/W以上であるとよい。なお、熱抵抗は、断熱板の材料や板厚を変更することで、調整することが可能である。
上記のような熱抵抗を有する断熱板18とすることで断熱効果が向上し、上部空間及び下部空間における冷却あるいは加熱のエネルギ効率が向上、コストを低減することができる。Moreover, in order to control temperature independently in the upper space and lower space in the
The heat resistance of the
By using the
熱伝導率の測定には、ファインセラミックスのレーザフラッシュ法による熱伝導率の試験法(JIS R 1611-1997)や、電気絶縁体用セラミック材料試験法(JIS C 2141-1992)や、熱拡散率測定法(ASTM E 1461)などの周知の方法を用いることができる。
また、気泡含有率は、{1−(嵩密度/真密度)×100}により算出することができる。熱抵抗は、上記熱伝導率を用いて、熱抵抗=厚さ/熱伝導率 に従って算出することができる。また、放射率は、放射温度計により測定することができる。For thermal conductivity measurement, fine ceramics laser flash method thermal conductivity test method (JIS R 1611-1997), electrical insulator ceramic material test method (JIS C 2141-1992), thermal diffusivity A known method such as a measurement method (ASTM E 1461) can be used.
The bubble content can be calculated by {1- (bulk density / true density) × 100}. The thermal resistance can be calculated according to the thermal resistance = thickness / thermal conductivity using the thermal conductivity. The emissivity can be measured by a radiation thermometer.
また、断熱板18の形状は、直方体に限定されるものではない。例えば、断熱板18は、成形体14にて形成された帯状ガラスが速やかに冷却され、高粘度化するように、成形体14の極近傍に設置されることが好ましい。このとき、断熱板18は、上部空間と下部空間とにおける断熱効果が高まるように、広い範囲で成形体14の下部傾斜面に接近させるために、断熱板18の枠部材18aのうち、成形体(溶融ガラス)との対向面の上部の角部は、成形体14の下部傾斜面と略平行な方向に面取りされた形状であることが好ましい。言い換えると、断熱板18と成形体14や溶融ガラスとの間の平面間距離が略一定になるように、断熱板18のうち成形体や帯状ガラスと対向する面の上部が面取りされた形状であることが好ましい。断熱板18を上記面取りされた形状とすることで、断熱板18が溶融ガラスに接触せずに広い範囲で溶融ガラスに近接させることができる。この結果、断熱板18から溶融ガラスに及ぼす熱輻射の影響が、溶融ガラスの流れ方向においてばらつくことを抑制することができる。
Moreover, the shape of the
図5は、従来の断熱板118の変形状態を示す図である。従来の断熱板118は、枠部材18a〜18dを用いず、アルミナファイバをバインダで固めたセラミックファイバボード118で構成される。この断熱板118は、炉室内の空間を仕切るために長時間用いると、高温側の上部空間に面する側が、アルミナファイバを固めるためのバインダに起因して、経時的に徐々に収縮し、帯状ガラスが通過する隙間を形成する断熱板118には、上側空間に対して凹状(下側空間に対して凸状)に変形する「反り」が生じる(図5参照)。一方、断熱板118の直上には成形体114が設けられているので、帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面の中央部の高さ方向(溶融ガラスあるいは帯状ガラスの流下方向)の位置は、断熱板18の対向面の端部の高さ方向の位置に比べて低くなっている。
FIG. 5 is a view showing a deformed state of the conventional
本来、断熱板118は成形体114下端のガラス接合線に対して高さ方向について近接しかつ一定の距離にあることが、溶融状態の帯状ガラスの冷却を早期かつ均一に行い、所望の幅を十分に確保する点で好ましい。断熱板118の位置が成形体114下端のガラス接合線に対して低すぎると帯状ガラスの幅が大きく狭まることになり、また、逆に帯状ガラスの両端で成形体114下端のガラス接合線に対して高くなり過ぎると、溶融ガラスの粘度が高くなりすぎ、ガラス接合線において溶融ガラス同士がうまく接合しなくなることになる。
このため、図5に示すように断熱板118に「反り」が発生することは、帯状ガラスを
製造するに従って経時変化により帯状ガラスの厚さや接合の特性が変化する点で好ましくない。SiC等を用いた部材は、剛性が高く、しかも、温度差に基づく膨張差による変形は起こっても、セラミックファイバボードのように経時的に変形量が大きく変化することはない。
さらに、SiC等を用いた部材は、高温、酸化雰囲気での耐酸化性にも優れ、表面の平滑性も高く、かつ場所による平滑性のばらつきも極めて少ない。
このため、SiC等を用いた対向面を、1200℃以上の高温の帯状ガラス近傍に配置しても、成形される帯状ガラスやガラス基板の品質(例えば、温度分布の幅方向におけるばらつきによる帯状ガラス及びガラス基板の板厚のばらつきなど)に悪影響を与えにくい。
なお、上述した断熱板118の反り量は、断熱板や製造するガラス基板の大きさが大きいほど、増加する。反り量が増加すると、ガラス基板の成形幅の変化が起こり、結果的に帯状ガラスの幅方向両端部の冷却条件が変化するため、ガラス基板の反りや歪みの値が変化してしまうため、ガラス基板の品質が悪化してしまう。Originally, the
For this reason, the occurrence of “warping” in the
Furthermore, a member using SiC or the like is excellent in oxidation resistance in a high temperature and oxidizing atmosphere, has high surface smoothness, and extremely little variation in smoothness depending on location.
For this reason, even if the facing surface using SiC or the like is arranged in the vicinity of a glass ribbon having a high temperature of 1200 ° C. or higher, the quality of the glass ribbon or glass substrate to be formed (for example, glass ribbon due to variation in the width direction of the temperature distribution) And variation in the thickness of the glass substrate).
In addition, the curvature amount of the
一方、断熱板18によって作られる断熱板18の対向面は、溶融ガラスが放射した熱輻射(赤外線等の電磁波)を反射し、あるいは一旦吸収した熱輻射を再びガラス面に向かって放射することで、この熱輻射(電磁波)が溶融ガラス温度に影響を及ぼす。この放射による熱伝達は基本的に相互の距離に影響を受けないが、両者の熱交換にはそこに存在する空気の流れによる対流熱伝達も寄与するため、溶融ガラスと対向面との間の距離は、溶融ガラスの幅方向(あるいは、隙間に沿った方向)において均一であることが、結果的に帯状ガラスの温度を均一化し、帯状ガラスの厚さのばらつきを抑制する上で好ましい。
また、断熱板18の対向面に不均一な凹凸があると、帯状ガラスから出る熱輻射(電磁波)を反射する対向面の反射面の法線方向の熱輻射が不均一になるため、帯状ガラスが受ける熱は幅方向で不均一になる場所が生じ、その結果帯状ガラスの幅方向の温度分布は不均一になる。この影響は断熱板18の対向面の放射率が低いほど大きい。断熱板18の対向面の放射率が高い場合、熱を全方向に比較的均一に輻射するのに対し、放射率が低い場合、溶融ガラスの熱を吸収しにくく、対向面の不均一な凹凸の状態に依存して特定の方向に帯状ガラスから出る熱輻射(電磁波)の熱エネルギが集中的に反射することが起こり得る。このため、帯状ガラスが受ける熱は幅方向で不均一になり、その結果帯状ガラスの幅方向の温度分布は不均一になる。
以上より、帯状ガラスの幅方向の温度分布の不均一を抑制し、ひいては帯状ガラス及びガラス基板の厚さの幅方向の不均一を抑制するためには、断熱板18の上記対向面の表面は不均一な凹凸がないこと、あるいは、凹凸があっても均一な凹凸であること、あるいは、対向面の放射率が高いことが好ましい。
従来の断熱板118に用いられるセラミックファイバボードは断熱材として空気を含んだ多孔質構造であるため、セラミックファイバボードの表面は、凹凸のばらつきのない均一な表面にすることは難しい。また、セラミックファイバボードは硬度が極めて低いため、炉室への設置時、対向面に局部的に凹凸をつけ、あるいは傷をつける場合もある。この結果、帯状ガラスに不均一な温度分布を作り、帯状ガラスを引き伸ばして形成される帯状ガラス及びその後に得られるガラス基板の厚さに分布を作る場合もある。On the other hand, the opposing surface of the
In addition, if there is uneven unevenness on the facing surface of the
From the above, in order to suppress the non-uniformity of the temperature distribution in the width direction of the band-shaped glass and, in turn, to suppress the non-uniformity in the width direction of the thickness of the band-shaped glass and the glass substrate, the surface of the facing surface of the
Since the ceramic fiber board used for the conventional
これに対して、SiC等の部材は、セラミックファイバボードに比べて硬度が高く、しかも比較的平滑で均一な表面を有するので、帯状ガラスの温度分布を悪化させることがなく(帯状ガラスに温度分布を作ることがなく)、したがって、帯状ガラスを引き伸ばして形成される帯状ガラス及びガラス基板の厚さに不要な分布を作ることもない。
あるいは、SiC等の部材は、セラミックファイバボードに比べて放射率が高く、いったん吸収した熱を部材内部で速やかに拡散し、全面で(全方向に)比較的均一に放射するので、帯状ガラスと対向する対向面にわずかな凹凸があっても、帯状ガラスが受ける熱のばらつきは、セラミックファイバボードに比べて小さい。
このため、断熱板18の対向面にSiC等の部材を用いる場合、従来のセラミックファイバボードを断熱板に用いる場合に比べて所定の厚さの帯状ガラス及びガラス基板を安定して製造することができる。On the other hand, members such as SiC have higher hardness than ceramic fiber boards and have a relatively smooth and uniform surface, so that the temperature distribution of the strip glass is not deteriorated (the temperature distribution in the strip glass). Therefore, an unnecessary distribution is not created in the thickness of the glass strip and the glass substrate formed by stretching the glass strip.
Alternatively, a member such as SiC has a higher emissivity than a ceramic fiber board, and once absorbed heat diffuses quickly inside the member and radiates relatively uniformly (in all directions). Even if there are slight irregularities on the opposing surfaces, the variation in heat received by the strip glass is smaller than that of the ceramic fiber board.
For this reason, when using a member such as SiC on the opposing surface of the
本実施形態のように断熱材18の対向面を一つの枠部材18aの側面により形成することにより、熱的特異点となる部材間の継ぎ目がなくなるので、対向面の温度分布および帯状ガラスへ与える熱のばらつきを抑えることができる。なお、枠部材18a〜18dに囲まれた断熱材料からなるボードでは、3つのセラミックファイバボード18e〜18gで構成されるため継ぎ目が2つあるが、これらの継ぎ目は、帯状ガラスから離れているため、その影響は小さく、溶融ガラスや帯状ガラスの温度に局部的影響を与える熱的特異点とならない。
また、枠部材18a〜18dに中空状の四角柱部材を用いることにより、中空部分にアルミナファイバ等の断熱材を充填することができる。このため、枠部材18a〜18dにアルミナファイバ等の断熱材に比べて熱伝導率の高い材料を用いても、断熱板18の断熱効果を維持することができる。枠部材18a〜18dの中空部分に断熱材を充填しない場合であっても、中空部分内の空気がある程度断熱機能を果たす。しかし、中空部分を隔てて上部空間に面する部分と下部空間に面する部分との温度差が600℃以上にもなり、中空部分内の空気の対流や熱輻射により熱交換を起こしてしまう場合もあるため、アルミナファイバ等の断熱材を中空部分に充填することがより好ましい。アルミナファイバ等の断熱材を上記中空部分に充填することで、中空部分は、極めて多数の部屋に分離され、部屋
間で空気の移動もできず熱輻射も遮られるため、断熱機能を効果的に果たす。By forming the opposing surface of the
Further, by using a hollow quadrangular prism member for the
さらに、断熱板18に、中空状の枠部材18a〜18dを用いることにより、無垢材に比べて同一重量で断面二次モーメントが大きく、軽くて機械的強度の高い板を構成することができる。
Furthermore, by using the
本実施形態の断熱板18は、4つの枠部材18a〜18dで構成されたが、これに限定されない。少なくとも断熱板18の帯状ガラスと対向する対向面に枠部材が用いられるとよい。また、4つの枠部材18a〜18dの他に、枠の補強用梁として、同じ形状、材料の枠部材を用いてもよい。さらに、枠部材18a〜18dは、四角柱部材でなくてもよく、三角柱部材、多角柱部材であってもよい。また、断熱板18の矩形形状の枠を形成する枠部材18a〜18dは枠である必要は必ずしもなく、少なくとも隙間19において帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面に該当する部分に、断熱材に比べて気泡含有量の低い材料あるいは熱伝導率の高い材料を用いることで、本発明の課題を解決することができる。例えば、枠部材18aは、板状やL字状の部材であってもかまわない。
Although the
本実施形態の断熱板18を用いることにより、一定の厚さおよび一定の品質を有する帯状ガラス及びガラス基板を安定的に製造することができる。また、セラミックファイバボードは、枠部材18a〜18dに囲まれるように複数枚を隙間無く設ければよいので、断熱板の対向面に継ぎ目を作らないように、標準サイズよりも大きくて高価なサイズのセラミックファイバボードを用いることが無くなる。このため、ガラス基板の製造装置のコストが低減する。また、硬度が高いSiC等の枠部材を用いるので、枠部材の設置時、対向面に傷を付けたり、凹凸をつくるリスクが少なくなり、作業性が向上する。
By using the
このようなガラス製造装置10を用いて帯状ガラスを製造するとき、まず、炉壁12aで囲まれた炉室12内に設けられた成形体14の互いに対向する壁面14b,14cに2つの溶融ガラス流を形成する。
次に、2つの溶融ガラス流が合流して成形された帯状ガラスを、炉室12内を間仕切りする断熱板18によって作られるスリット状の隙間19を通過させる。
この後、炉室12内の断熱板18で間仕切りされた、成形体14と異なる空間に設けられたローラ16を用いて帯状ガラスを引き伸ばす、あるいは帯状ガラスの幅方向両端を冷却する。これにより、所定の厚さの帯状ガラスが作製される。
帯状ガラスが通過するスリット状の隙間19において、帯状ガラスと対向する断熱板18の対向面には、断熱板18に用いる断熱材の材料の熱伝導率に比べて熱伝導率の高く平滑で均一な表面を持つ材料が用いられる。これにより、上述した理由により、従来のセラミックファイバボードを断熱板に用いる場合に比べて所定の厚さの帯状ガラス及びガラス基板を安定して製造することができる。When manufacturing strip glass using such a
Next, the glass strip formed by joining two molten glass streams is passed through a slit-
Thereafter, the glass strip is stretched using
In the slit-shaped
なお、本実施形態および下記変形例で製造されるガラス基板は、例えば以下の組成を有する。以下のような組成を有する無アルカリガラスは、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適であり、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板に好適である。
(a)SiO2:50〜70質量%、
(b)B2O3:5〜18質量%、
(c)Al2O3:10〜25質量%、
(d)MgO:0〜10質量%、
(e)CaO:0〜20質量%、
(f)SrO:0〜20質量%、
(o)BaO:0〜10質量%、
(p)RO:合計含有量5〜20質量%(ただしRはMg、Ca、SrおよびBaのうち、含有する成分)。
また、上記では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリを微量含んでいてもよい。アルカリを含有させる場合、
(q)R’2O:合計含有率が0.20質量%を超え2.0質量%以下(ただしR’はLi、NaおよびKのうち、含有する成分)であることが好ましい。なお、Li2O,Na2Oは含有させずに、上記成分中でも、ガラスから溶出してTFTの特性を最も劣化させ難いK2Oを含有させることが好ましい。
(r)清澄剤として、酸化スズ、酸化鉄および酸化セリウムから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を合計で0.05〜1.5質量%含有させることが好ましい。
ガラスの組成によっては上部空間の温度が1200℃未満でも成形可能である。この場
合、断熱材には必ずしも結晶質のアルミナファイバ程の耐熱性は必要とされず、例えば、非晶質のアルミナファイバやセラミックファイバなど、他の断熱材を使用することができ
る。In addition, the glass substrate manufactured by this embodiment and the following modified example has the following compositions, for example. The alkali-free glass having the following composition is suitable for a glass substrate for flat panel display, and particularly suitable for a glass substrate for liquid crystal display and a glass substrate for organic EL display.
(A) SiO 2 : 50 to 70% by mass,
(B) B 2 O 3 : 5 to 18% by mass,
(C) Al 2 O 3 : 10 to 25% by mass,
(D) MgO: 0 to 10% by mass,
(E) CaO: 0 to 20% by mass,
(F) SrO: 0 to 20% by mass,
(O) BaO: 0 to 10% by mass,
(P) RO: Total content of 5 to 20% by mass (wherein R is a component contained among Mg, Ca, Sr and Ba).
Moreover, although it was set as the alkali free glass in the above, the glass substrate may contain a trace amount of alkali. When containing alkali,
(Q) R ′ 2 O: The total content is more than 0.20% by mass and 2.0% by mass or less (where R ′ is a component contained among Li, Na, and K). Incidentally, Li 2 O, without Na 2 O is allowed to contain, in the component, preferably eluted from the glass to contain hardly K 2 O that is degraded most characteristics of the TFT.
(R) It is preferable to contain 0.05 to 1.5% by mass in total of at least one metal oxide selected from tin oxide, iron oxide and cerium oxide as a fining agent.
Depending on the composition of the glass, molding is possible even when the temperature of the upper space is less than 1200 ° C. In this case, the heat insulating material is not necessarily required to have the heat resistance as that of the crystalline alumina fiber, and other heat insulating materials such as amorphous alumina fiber and ceramic fiber can be used.
また、本実施形態で製造する他のガラス基板のガラス組成は例えば以下のものを挙げることができる。以下に示す組成とすることで、帯状ガラスにおける歪点温度(ガラス粘度のlogが14.5であるガラスの温度)を上昇させることができ、熱処理時の熱収縮量をより低減することができるので、液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板に好適であり、特にTFTとして、p−Si・TFTを適用したものに好適である。p−Si・TFTを適用した液晶ディスプレイや有機ELディスプレイは高精細な特性が求められ、例えば上述した明暗差の問題の原因である板厚偏差に対する要求が高い。そのため、p−Si・TFTを適用した液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板の製造においては、本実施形態における板厚偏差を抑制するという効果が顕著となる。
SiO2:57〜75質量%、
Al2O3:8〜25質量%、
B2O3:3質量%以上11質量%未満、
CaO:0〜20質量%、
MgO:0〜15質量%、
であり、歪点が680℃以上の無アルカリガラス。Moreover, the glass composition of the other glass substrate manufactured by this embodiment can mention the following, for example. By setting it as the composition shown below, the strain point temperature (the temperature of the glass having a glass viscosity log of 14.5) in the strip glass can be increased, and the amount of heat shrinkage during the heat treatment can be further reduced. Therefore, it is suitable for a glass substrate for liquid crystal display and a glass substrate for organic EL display, and is particularly suitable for a TFT to which p-Si · TFT is applied. A liquid crystal display or an organic EL display to which p-Si • TFT is applied is required to have high-definition characteristics. Therefore, in the production of a glass substrate for liquid crystal display and a glass substrate for organic EL display to which p-Si • TFT is applied, the effect of suppressing the plate thickness deviation in this embodiment becomes remarkable.
SiO 2: 57~75% by weight,
Al 2 O 3 : 8 to 25% by mass,
B 2 O 3 : 3% by mass or more and less than 11% by mass,
CaO: 0 to 20% by mass,
MgO: 0 to 15% by mass,
An alkali-free glass having a strain point of 680 ° C. or higher.
このとき、下記の数式を満たすように組成を定めると、p−Si・TFT用ガラス基板により好適となる。
SrO+BaO:0〜3.3質量%、
CaO/RO:0.65以上(ただしRはMg、Ca、SrおよびBaのうち、含有する成分)、
SiO2+Al2O3:79質量%以上、
CaO/B2O3:0.6以上
なお、上記では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリを微量含んでいてもよい。アルカリを含有させる場合、R’2Oの合計含有量が0.20質量%を超え2.0質量%以下(ただし、R’はLi、Na及びKのうち含有する成分)含むことが好ましい。なお、Li2O,Na2Oは含有させずに、上記成分中でも、ガラスから溶出してTFTの特性を最も劣化させ難いK2Oを含有させることが好ましい。また、清澄剤を合計で0.05〜1.5質量%含み、As2O3、Sb2O3及びPbOを実質的に含まないことが好ましい。清澄剤としては、特にSnO2を含有することが好ましい。また、ガラスの熔解を容易にするために、比抵抗を低下させるという観点から、ガラス中の酸化鉄の含有量が0.01〜0.2質量%であることがさらに好ましい。At this time, if the composition is determined so as to satisfy the following mathematical formula, the glass substrate for p-Si · TFT is more suitable.
SrO + BaO: 0 to 3.3% by mass,
CaO / RO: 0.65 or more (where R is a component contained among Mg, Ca, Sr and Ba),
SiO 2 + Al 2 O 3 : 79% by mass or more,
CaO / B 2 O 3 : 0.6 or more In addition, although it was set as the alkali free glass in the above, the glass substrate may contain a trace amount of alkali. When the alkali is contained, it is preferable that the total content of R ′ 2 O exceeds 0.20 mass% and is 2.0 mass% or less (where R ′ is a component contained among Li, Na, and K). Incidentally, Li 2 O, without Na 2 O is allowed to contain, in the component, preferably eluted from the glass to contain hardly K 2 O that is degraded most characteristics of the TFT. Also includes 0.05 to 1.5 wt% of a clarifying agent in total, it is preferably free of As 2 O 3, Sb 2 O 3 and PbO substantially. As the fining agent, it is particularly preferable to contain SnO 2 . Moreover, in order to make melting of glass easy, it is more preferable that content of the iron oxide in glass is 0.01-0.2 mass% from a viewpoint of reducing a specific resistance.
本実施形態において製造されるガラス基板の厚さは、例えば0.1mm〜1.5mmである。好ましくは0.1〜1.2mm、より好ましくは0.3〜1.0mm、さらにより好ましくは0.3〜0.8mm、特に好ましくは0.3〜0.5mmである。 The thickness of the glass substrate manufactured in this embodiment is, for example, 0.1 mm to 1.5 mm. Preferably it is 0.1-1.2 mm, More preferably, it is 0.3-1.0 mm, More preferably, it is 0.3-0.8 mm, Most preferably, it is 0.3-0.5 mm.
本実施形態のガラス基板の幅方向の長さは、例えば500mm〜3500mmであり、1000mm〜3500mmであることが好ましく、2000mm〜3500mmであることがより好ましい。一方、ガラス基板の縦方向の長さも、例えば500mm〜3500mmであり、1000mm〜3500mmであることが好ましく、2000mm〜3500mmであることがより好ましい。なお、上述したようにガラス基板のサイズが大きく、断熱板118のサイズが大きいほど、上記断熱板118の「反り」量が大きくなり、板厚偏差や帯状ガラスやガラス基板の反りや歪の特性が悪化してしまう。つまり、ガラス基板の幅方向の長さが2000mm以上のガラス基板において、本実施形態の効果がより顕著となる。
The length in the width direction of the glass substrate of the present embodiment is, for example, 500 mm to 3500 mm, preferably 1000 mm to 3500 mm, and more preferably 2000 mm to 3500 mm. On the other hand, the length of the glass substrate in the vertical direction is, for example, 500 mm to 3500 mm, preferably 1000 mm to 3500 mm, and more preferably 2000 mm to 3500 mm. As described above, the larger the size of the glass substrate and the larger the size of the
本実施形態において製造されるガラス基板の板厚偏差は、好ましくは0〜25μm未満であり、より好ましくは0〜23μmであり、さらに好ましくは0〜15μmである。 The plate | board thickness deviation of the glass substrate manufactured in this embodiment becomes like this. Preferably it is less than 0-25 micrometers, More preferably, it is 0-23 micrometers, More preferably, it is 0-15 micrometers.
(変形例1)
図6(a),(b)は、断熱板18の枠部材18に囲まれる、セラミックファイバボード18e〜18gの変形例を示す断熱本体部18hの断面構成を示す図である。
図6(a)に示す断熱本体部18hは、断熱性の高い材料を中心に配置し、その周囲を高温耐久性の高い材料で覆うように配置した構成である。断熱性の高い材料として、例えばマイクロサーム(日本マイクロサーム社製商品名)が用いられ、高温耐久性の高い材料としてアルミナファイバを含むセラミックファイバが用いられる。
あるいは、図6(b)に示す断熱本体部18hのように層状に積層した複数種類の材料で構成してもよい。この場合、高温雰囲気にある上部空間に接する側は、高温耐久性のある材料が用いられ、下部空間に接する側は、耐熱温度は劣るが断熱性に優れた材料が用いられる。図6(b)に示す3層構成の場合、上部空間に接する層には、セラミックファイバのうち、アルミナの含有率の高いセラミックファイバが用いられ、中間層には、アルミナの含有率が上部空間に接する層に用いられるセラミックファイバより低いセラミックファイバが用いられ、下部空間に接する層にはアルミナの含有率が各層の中で最も低いセラミックファイバが用いられ、あるいは、マイクロサーム(日本マイクロサーム社製商品名)が用いられる。
このように、断熱本体部は、複数の種類の断熱材を組み合わせて構成することで、断熱効果を高めることができる。(Modification 1)
FIGS. 6A and 6B are views showing a cross-sectional configuration of a heat insulating
The heat insulating
Or you may comprise with the multiple types of material laminated | stacked in layer shape like the heat insulation main-
Thus, the heat insulation main-body part can improve a heat insulation effect by comprising combining a plurality of kinds of heat insulation materials.
(変形例2)
図7は、溶融状態の帯状ガラスを挟んで設けられた一対の断熱板18の間の隙間19近傍の断面図である。
図7に示すように、枠部材18aの対向面側には、枠部材18aより断面の小さい中空状の四角柱の部材20が1つの部材として(継ぎ目が無く)隙間19に沿って設けられている。部材20の材料は、枠部材18aと同じ材料が用いられる。この部材20は、下部空間に接する面が、枠部材18aの下部空間に接する面と面一となるように枠部材18aに固定されている。部材20の中空部分には、枠部材18aと同様に、アルミナファイバ等の断熱材22が充填されている。このような構成により、帯状ガラスが通過する隙間の上部空間に面する第1の開口端は、下部空間に面する第2の開口端に比べて隙間の幅が広くなっている(第1の開口端は第2の開口端に比べて隙間の幅が狭くなっている)。
本変形例では、部材20を枠部材18aに1段設けたが、部材20の対向面にさらに、部材20と同様の形状を成すがサイズが小さい他の部材を多段階に設けてもよい。
本変形例の部材20は四角柱の形状を成すが、四角柱の形状に限定されず、三角柱等の他の形状の部材であってもよい。少なくとも下部空間に向かうにしたがって、隙間が狭くなうように、部材20や他の部材を組み合わせるとよい。(Modification 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of a
As shown in FIG. 7, on the opposite surface side of the
In this modification, the
The
このように隙間の開口端の幅を異ならせるのは、上部空間に面する開口端の隙間を広くして、成形体14に近づけるためである。成形体14の下部は傾斜面であるため、上部空間に面する開口端の隙間を下部空間に面する隙間より広くしなければ、断熱板をガラス流れに対し、より高い位置で成形体14に近づけることができない。断熱板18の隙間と成形体14とを帯状ガラスの流れに対し、ある程度高い位置で近づけるのは、上述したように、帯状ガラスの両端の接合を不安定にさせない範囲で帯状ガラスの幅を十分広く確保するためである。特に、枠部材18aに断面の小さい、枠部材18aと同じ材料の部材20を設けることにより、断熱板18をガラス流れに対し、より高い位置で成形体14に近づけることができることになる。部材20の中空部分には部材18aと同様断熱材22を充填するので、断熱板18としての断熱機能も果たすことができる。
The reason why the widths of the open ends of the gaps are made different in this way is to widen the open end facing the upper space and bring them closer to the molded
(変形例3)
図8(a),(b)は、溶融状態の帯状ガラスを挟んで設けられた一対の断熱板18の間の隙間19近傍の断面図である。
図8(a)に示すように、断熱板18の形状は、中空を有した四角柱であり、上記四角柱を構成する面のうち、帯状ガラスから最も離れた面にチューブ23が設けられている。チューブ23には、図示されない空気供給源が接続されている。また、少なくとも、上記四角柱を構成する面のうち、帯状ガラスに最も近く、帯状ガラスと対向する対向面を形成する部材18iには、上記枠部材18aと同様の材料を用いている。チューブ23は、所望の温度の空気を上記断熱板18に設けられた中空に流し込むことができる。
本変形例では、チューブ23から流入される空気を断熱材18nとして用いることで、上下空間を所望の温度に保持している。なお、断熱板18のうち、上部空間側あるいは下部空間側を形成する面には、チューブ23から流入された空気が通過する開口が設けられていてもよい。あるいは、断熱板の中空の空気を外部に排出する排出チューブが設けられていてもよい。ここで、チューブ23から流入される空気の温度、流量または圧力は、適宜変更可能である。
なお、図8(b)に示すように、断熱板18は、上述した枠部材18aと同じ材料が用いられた部材18iと、板状の断熱材18j、18k、18mとで、中空状の四角柱を構成するようにしてもよい。これにより、上述した場合に比べ、断熱効果を向上させることができる。また、部材18iは、上部空間側を底面としたL字形状であってもかまわない。(Modification 3)
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views in the vicinity of a
As shown in FIG. 8A, the shape of the
In this modification, the upper and lower spaces are maintained at a desired temperature by using the air flowing from the
As shown in FIG. 8 (b), the
(変形例4)
本変形例は、ガラス製造装置10において、上述の断熱板18を用いるとともに、上述した板厚偏差をさらに効率よく抑制するために、ガラス製造装置10における炉外部空間(炉室の外)と炉内部空間(炉室内)との気圧差を制御する例である。
図9,10は、成形工程と徐冷工程を行うガラス製造装置10と、切断工程を行う切断装置8を示しており、ガラス製造装置10内に炉壁12aにより区切られて炉外部空間(炉室の外)と炉内部空間(炉室の内)が設けられている。図9及び図10は、ガラス製造装置10の構成を主に示す図であり、図9は主にガラス製造装置10の概略の側面図を示し、図10はガラス製造装置10の概略の正面図を示す。(Modification 4)
This modification uses the above-described
9 and 10 show a
成形工程を行う成形炉80および徐冷工程を行う徐冷炉50の炉室12の内部空間(炉室内)は、耐火レンガ等の耐火物で構成された炉壁12aに囲まれて構成されている。成形炉80は、徐冷炉50に対して鉛直上方に設けられている。なお、成形炉80および徐冷炉50をあわせて炉という。炉の炉壁12aで囲まれた炉内部空間に、成形体14と、雰囲気仕切り部材である断熱板18と、ローラ16と、冷却ユニット30と、搬送ローラ32a〜32hと、圧力センサ60,62a〜62c(図10参照)が設けられている。
The interior space (furnace chamber) of the
冷却ユニット30の下方には、搬送ローラ32a〜32hが所定の間隔で設けられ、帯状ガラスを下方向に牽引する。冷却ユニット30の下方の空間は、炉壁12aで仕切られた炉内部空間である。搬送ローラ32a〜32hのそれぞれは、ローラ対を有し、帯状ガラスの両側を挟むように帯状ガラスの幅方向の両側端部に設けられている。
Below the cooling
炉壁12aで仕切られた成形炉80の炉内部空間には、炉内部空間の気圧を計測する圧力センサ60(図10参照)が設けられている。圧力センサ60は、成形体14と高さ方向(鉛直上方向)の同じ位置に設けられている。徐冷炉50の炉内部空間には、圧力センサ62a〜62c(図10参照)が設けられている。
A pressure sensor 60 (see FIG. 10) for measuring the pressure in the furnace internal space is provided in the furnace internal space of the
一方、成形炉80の炉壁12aの外側には、隔壁により大気圧雰囲気に対して建物Bの隔壁で区切られた空間(炉室12の外の空間)、すなわち炉外部空間S1,S2,S3a〜S3cが設けられている。これらの空間のそれぞれは、高さ方向に関して、床面41,42,43a〜43cによって区切られている。すなわち、ガラス製造装置10は、複数のフロアを有する建物Bに設けられ、床面によって複数に区切られた炉外部空間(部分空間)S1,S2,S3a〜S3cが各フロアに設けられている。さらに、炉外部空間S3cの下方には、床面44上に壁で区切られた空間S4(切断空間)が設けられている。空間S4では、切断装置8を用いて帯状ガラスGが切断されて、ガラス基板が得られる。空間S4には、炉壁12aは設けられない。これらの空間の気圧はそれぞれ後述する送風機52,53,54a,54b,54c,55により調整されている。
On the other hand, on the outside of the
炉外部空間S1は、成形体14の高さ方向の位置よりも鉛直上方にある空間であり、炉外部空間S1には、炉外部空間の気圧を計測する圧力センサ45が設けられている。
炉外部空間S2は、床面42上に設けられた空間であり、この空間に対応する炉内部空間には成形体14が配置されている。また、炉外部空間S2には、炉外部空間S2の気圧を計測する圧力センサ46が設けられている。炉壁12aで囲まれた炉内部空間には、圧力センサ46の高さ方向の同じ位置に、炉内部空間の気圧を計測する圧力センサ60が設けられている(図10参照)。
炉外部空間S3a〜S3cは、炉外部空間S2の下方に、高さ方向の高い方から炉外部空間S3a〜3cの順に設けられた空間である。炉外部空間S3a〜3cは、床面43a〜43c上に設けられている。また、炉外部空間S3a〜S3cのそれぞれには、炉外部空間3a〜3cの気圧を計測する圧力センサ47a〜47cが設けられている。炉壁12aで囲まれた徐冷炉50の炉内部空間には、圧力センサ47a〜47cの高さ方向の同じ位置に、炉内部空間の気圧を計測する圧力センサ62a〜62cが設けられている(図10参照)。
なお、本変形例では、圧力センサ60,62a〜62cが炉内部空間の各位置に設けられているが、炉内部空間の各位置に圧力センサが挿入されて圧力の測定が行われてもよい。The furnace outside space S1 is a space vertically above the position in the height direction of the molded
The furnace exterior space S2 is a space provided on the
The furnace outer spaces S3a to S3c are spaces provided in the order of the furnace outer spaces S3a to 3c from the higher side in the height direction below the furnace outer space S2. The furnace outer spaces S3a to 3c are provided on the floor surfaces 43a to 43c. Further,
In this modification, the
また、炉外部空間S1,S2,S3a〜S3c及び空間S4それぞれを区切る隔壁の外側には、炉外部空間S1,S2,S3a〜S3c及び空間S4のそれぞれに対して、送風機52,53,54a,54b,54c,55が設けられている。送風機52,53,54a,54b,54c,55により大気から送り込まれる空気は、管を通して炉外部空間S1,S2,S3a〜S3c及び空間S4のそれぞれに供給される。送風機52,53,54a,54b,54c,55が送り込む空気の量は、それぞれ、後述する駆動ユニット72(図11参照)からの駆動信号によって定められている。
In addition, outside the partition walls separating the furnace outside spaces S1, S2, S3a to S3c and the space S4, the
図11は、送風機52,53,54a,54b,54c,55が送り込む空気の量を制御する制御システムを説明する図である。
制御システムは、炉内部空間に設けられた圧力センサ60,62a〜62cと、それぞれの炉外部空間に設けられた圧力センサ45,46,47a〜47c,48と、制御装置70と、駆動ユニット72と、送風機52,53,54a,54b,54c,55と、を有する。
制御装置70は、圧力センサ60,62a〜62cのそれぞれから送られる炉内部空間における気圧の計測結果と、圧力センサ45,46,47a〜47c,48から送られる炉外部空間における気圧の計測結果とを用いて、炉内部空間及び炉外部空間における高さ方向の同じ位置における気圧の差分が設定された範囲に調整されるように、送風機52,53,54a,54b,54c,55が送り込む空気の量を調整するための制御信号を生成する。生成された制御信号は、駆動ユニット72に送られる。
駆動ユニット72は、制御信号に基いて、送風機52,53,54a,54b,54c,55によって送り込む空気の量を個別に調整するための駆動信号を生成する。駆動ユニット72は、駆動信号を、それぞれ送風機52,53,54a,54b,54c,55に送る。
本変形例では、制御装置70及び駆動ユニット72が空気の送り込み量を自動制御するが、オペレータがマニュアルで空気の送り込み量を調整してもよい。FIG. 11 is a diagram illustrating a control system that controls the amount of air that the
The control system includes
The
The
In this modification, the
ここで、送風機52,53,54a,54b,54c,55の送り込む空気の量は、炉外部空間S2,S3a〜S3cの気圧が、高さ方向の同じ位置における炉内部空間の気圧に対して低くなるように、各炉外部空間の気圧は調整される。すなわち、炉内部空間である炉室内の気圧が炉外部空間である炉室の外部の気圧よりも大きくなるように気圧が制御される。
成形炉80の炉内部空間の気圧から炉外部空間S2の気圧を差し引いた気圧の差分は、0超〜40Paであり、4〜35Paであることが好ましく、8〜30Paであることがより好ましく、10〜27Paであることがさらに好ましく、10〜25Paであることがさらに好ましい。上記気圧の差分が、上記範囲を上回ると、炉内部空間から炉外部空間S2に向かって炉壁の隙間から大量の空気が流出する場合があり、この空気の流出に伴って炉内部空間における空気の上昇を増大させる。一方、上記気圧の差分が、上記範囲を下回ると、炉外部空間S2から炉内部空間に向かって炉壁の隙間から空気が流入する場合がある。この空気の上昇や空気の流入により、炉内部空間の温度分布がばらつく。気圧の差分を上記の範囲に調整することで、空気の上昇や空気の流入を防止できる。このため、炉内部空間の温度のばらつきを抑制できる。これにより、帯状ガラスの冷却速度のばらつき、ひいては帯状ガラスの板厚偏差を抑制できる。なお、この場合、炉外部空間の気圧は、高さ方向の位置が高いほど高いことが好ましい。これにより、炉外部空間において、炉壁に沿って発生する上昇気流の大きさを低減できるので、ひいては炉内部空間の温度のばらつきも抑制することができる。
また、徐冷炉50の炉内部空間と炉外部空間S3a〜S3cとの間の気圧の差分は、0超〜40Paであり、2〜35Paであることが好ましく、2〜25Paであることがより好ましく、3〜23Paであることがさらに好ましく、5〜20Paであることがさらに好ましい。上記気圧の差分が、上記範囲を上回ると、炉内部空間から炉外部空間S3a〜S3cに向かって炉壁の隙間から大量の空気が流出する場合があり、炉内部空間における空気の上昇を増大させる。一方、上記気圧の差分が、上記範囲を下回ると、炉外部空間S3a〜S3cから炉内部空間に向かって炉壁の隙間から空気が流入する場合がある。この結果、炉内部空間の温度分布がばらつく。気圧の差分を上記の範囲に調整することで、空気の上昇や空気の流入を防止できるので、徐冷炉50の炉内部空間の温度のばらつきを抑制できる。これにより、帯状ガラスの変形、反り、平面歪のばらつき及び熱収縮のばらつきを抑制することができる。
以上のように、本変形例では、炉内部空間(炉室内)の気圧は、炉外部空間(炉室の外)の気圧よりも大きくなるように、送風機の送り込む空気の量が制御されるので、炉内部空間において、低温の空気の流れを抑制することができる。この結果、炉内部空間の温度変動を抑制できる。したがって、帯状ガラスさらにはガラス基板の板厚偏差を抑制することができる。Here, the amount of air sent from the
The difference in the atmospheric pressure obtained by subtracting the atmospheric pressure in the furnace external space S2 from the atmospheric pressure in the furnace internal space of the
Moreover, the difference in atmospheric pressure between the furnace internal space of the
As described above, in the present modification, the amount of air fed into the blower is controlled so that the air pressure in the furnace internal space (furnace chamber) is larger than the air pressure in the furnace external space (outside the furnace chamber). The flow of low-temperature air can be suppressed in the furnace internal space. As a result, temperature fluctuations in the furnace internal space can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the thickness deviation of the strip-shaped glass and further the glass substrate.
(変形例5)
本実施形態において、成形炉内の上部空間を構成する部材のうち、成形体14(溶融ガラス)と面する部材、例えば、炉壁12a(図3(a)参照)の部材あるいは炉壁12aの上部空間に面する表面部材において、温度分布のばらつきや放射率のばらつきが生じてしまうと、成形体14に接している溶融ガラスの温度分布にもバラツキが生じてしまい、ひいては帯状ガラス及びガラス基板に板厚偏差が生じる。本変形例では、成形炉内の上部空間を構成する部材のうち成形体14(溶融ガラス)と面する部材に、熱伝導率が25〜200W/m・Kであり、放射率が0.8〜1である材料が用いられる。成形炉内の上部空間を構成する部材のうち、成形体14(溶融ガラス)と面する部材には、上記枠部材18aなどと同様の材料(例えば、SiC等)を適用することができる。また、成形炉内の上部空間を構成する部材のうち成形体14(溶融ガラス)と面する部材の厚さを5mm以上とすることで、帯状ガラス及びガラス基板の板厚偏差を、よりいっそう抑制することができる。(Modification 5)
In the present embodiment, among the members constituting the upper space in the molding furnace, the member facing the molded body 14 (molten glass), for example, the member of the
(変形例6)
成形炉内の下部空間を構成する部材のうち、帯状ガラスと面する部材において温度分布のばらつきや放射率のばらつきが生じてしまうと、帯状ガラスの温度分布にもバラツキが生じてしまい、ひいては帯状ガラス及びガラス基板に板厚偏差が生じてしまう。そこで、成形炉内の下部空間を構成する部材のうち帯状ガラスと面する部材、例えば炉壁12a(図3(a)参照)の部材あるいは炉壁12aの下部空間に面する表面部材に、熱伝導率が25〜200W/m・Kであり、放射率が0.8〜1である材料材を用いることが好ましい。成形炉内の下部空間を構成する部材のうち帯状ガラスと面する部材には、例えば上記枠部材18aなどと同様の材料(例えば、SiC等)を適用することができる。また、成形炉内の下部空間を構成する部材のうち、帯状ガラスと面する部材の厚さを5mm以上とすることで、帯状ガラス及びガラス基板の板厚偏差を、よりいっそう抑制することができる。(Modification 6)
Among the members constituting the lower space in the molding furnace, if the temperature distribution variation or emissivity variation occurs in the member facing the band glass, the temperature distribution of the band glass also varies, and as a result Thickness deviation will occur in the glass and glass substrate. Therefore, among members constituting the lower space in the forming furnace, a member facing the glass ribbon, for example, a member of the
(変形例7)
オーバーフローダウンドロー法によりガラス基板を製造すると、ガラス製造装置10の鉛直方向に延びる帯状ガラスの移動路を細長い空間とした煙突効果により、帯状ガラスの下流側から上流側に向かって上昇気流が発生することがある。この上昇気流は溶融ガラスや帯状ガラスよりも温度が低いことが多く、ガラス製造装置10内の領域における上昇気流の流量の差異や上昇気流の温度の差異により、帯状ガラスの温度分布がばらつき、ひいては帯状ガラス及びガラス基板の板厚偏差が生じることが想定される。本変形例では、上記上昇気流の通路を最小化し、前記移動路の幅を均一化することで、上記上昇気流の影響による炉室12内の各領域における温度変動を抑制することができ、ひいては帯状ガラス及びガラス基板の温度分布にばらつきが生じることを抑制できる。
本変形例では、断熱板18によって形成される、成形体14で成形された帯状ガラスをローラ16の位置する下部空間へ導くスリット状の隙間19(図3(a)参照)の幅(断熱板18間の距離)は、30mm〜140mmとすることが好ましく、40mm〜100mmとすることがより好ましい。なお、上記スリット状の隙間19は狭い隙間ほど、上記上昇気流が上部空間に流入することを抑制できるが、隙間19の幅が狭くなりすぎると断熱板18に帯状ガラスが触れて乗り上げてしまうという問題が生じる場合がある。このため、スリット状の隙間19の幅は30mm以上とすることが好ましい。(Modification 7)
When a glass substrate is manufactured by the overflow down draw method, a rising air flow is generated from the downstream side to the upstream side of the strip glass due to the chimney effect in which the moving path of the strip glass extending in the vertical direction of the
In this modification, the width of the slit-shaped gap 19 (see FIG. 3A) for guiding the glass strip formed by the molded
〔実施例、従来例〕
本実施形態の効果を調べるために、従来の断熱板(従来例)と本実施形態の断熱板(実施例)をそれぞれ用いて帯状ガラスを製造して、帯状ガラスの厚さのばらつきを測定した。
用いたガラス基板の製造装置は、図3に示すダウンドロー法の1つであるオーバーフローダウンドロー法によるガラス製造装置10である。ガラスは以下の組成を有するアルミノシリケートガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)を用い、溶融ガラスを1300℃の溶融状態で成形を行った。このため、成形体14が位置する上部空間の温度雰囲気は1300℃に調整した。一方、下部空間の温度雰囲気は、600℃に調整した。帯状ガラスの幅は2mとし、ローラ16により、厚さ0.7mmの帯状ガラスになるように引っ張った。帯状ガラス表面と断熱板18の対向面との距離は50mmとした。[Examples and conventional examples]
In order to investigate the effect of this embodiment, a strip glass was manufactured using the conventional heat insulation plate (conventional example) and the heat insulation plate of this embodiment (example), and the variation in the thickness of the strip glass was measured. .
The glass substrate manufacturing apparatus used is a
(ガラス組成)
SiO2:60質量%
Al2O3:19.5質量%
B2O3:10質量%
CaO:5質量%
SrO:5質量%
SnO2:0.5質量%。(Glass composition)
SiO 2 : 60% by mass
Al 2 O 3 : 19.5% by mass
B 2 O 3 : 10% by mass
CaO: 5% by mass
SrO: 5% by mass
SnO 2 : 0.5% by mass.
従来例である従来の断熱板は、図12に示すように、3つのセラミックファイバボード24aを接続して、幅2mの一体化した断熱板24を作製した。従って、帯状ガラスと対向する断熱板24の対向面24aには、2つの継ぎ目が存在する。
一方、実施例である本実施形態の断熱板18は、図4(a),(b)に示すように、セラミックファイバボード18e〜18gの周りを囲むように、SiCからなる中空状の四角柱の枠部材18a〜18dを用いて枠を作った。枠部材18a〜18dそれぞれの断面は、一辺が60mmの正方形形状であり、枠部材18a〜18dの厚さは7mmであった。枠部材18a〜18dの各部材は、金属プレートを4角に設けて機械的接合をした。さらに、枠部材18a〜18dには、約300mmピッチで枠側面にあけた孔を利用してセラミックファイバボード脱落防止用のL字型金属プレートを設けた。枠部材18a〜18dの中空部分には、断熱材料としてアルミナファイバを充填した。この枠に、図4(a)に示すように、断熱材料であるセラミックファイバボード18e〜18gを3つ隙間無く設けた。As shown in FIG. 12, the conventional heat insulating plate, which is a conventional example, was formed by connecting three
On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
実施例である断熱板18の枠部材18aの上部空間温度(1300℃)における熱伝導率は約45W/m・Kであり、気泡含有率は約0.6%であり、放射率は0.95であった。また、断熱材料であるセラミックファイバボードの上部空間温度(1300℃)における熱伝導率は約0.2W/m・Kであり、気泡含有率は45%であり、放射率は約0.6であった。なお、上記断熱板18の熱抵抗は0.25m2・K/Wであった。
他方、従来例である、従来の断熱板24の上部空間温度(1300℃)における熱伝導率は0.23W/m・Kであり、気泡含有率は45%であり、放射率は約0.6であった。なお、上記断熱板24の熱抵抗は0.22m2・K/Wであった。
なお、熱伝導率は、ファインセラミックスのレーザフラッシュ法による熱伝導率の試験法(JIS R 1611-1997)により測定した。気泡含有率は、{1−(嵩密度/真密度)×100}により算出した。熱抵抗は、熱抵抗=厚さ/熱伝導率 に従って算出した。また、放射率は、放射温度計により測定した。The thermal conductivity at an upper space temperature (1300 ° C.) of the
On the other hand, the thermal conductivity at the upper space temperature (1300 ° C.) of the conventional
The thermal conductivity was measured by a test method (JIS R 1611-1997) for thermal conductivity of fine ceramics by a laser flash method. The bubble content was calculated by {1- (bulk density / true density) × 100}. The thermal resistance was calculated according to thermal resistance = thickness / thermal conductivity. The emissivity was measured with a radiation thermometer.
上記2つの断熱板18,24を用いて、それぞれ2ヶ月間、帯状ガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)を製造した後、帯状ガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)の厚さを、マイクロメーターを用いて計測し、厚さ分布を得た。
従来例である断熱板24を用いた場合、帯状ガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)の有効幅(商品として切り出される幅)内において、厚さの偏差、すなわち板厚偏差は30μmであった。つまり、厚さの偏差を25μm以下に抑えることができず、さらに、帯状ガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)の有効幅内において、3μm前後の比較的小周期の肉厚ムラが幅方向に沿って生じた。一方、図4(a),(b)に示す実施例である断熱板18を用いた場合、小周期の肉厚ムラは生じず、帯状ガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)の有効幅内において、厚さの偏差は12μmであった。つまり、厚さの偏差を20μm以下に抑えることができ、安定的に帯状ガラス(液晶ディスプレイ用ガラス基板)を製造できることがわかった。
また、断熱板18を用いた場合であっても、炉室12の下部空間における帯状ガラスの両端部の冷却不足による帯状ガラスの幅方向の収縮は観測されなかった。つまり、断熱板18を用いた場合であっても、炉室12の上部空間と下部空間とにおける断熱効果は十分であることがわかった。After producing strip glass (liquid crystal display glass substrate) for two months using the two
When the
Further, even when the
2ヶ月間使用した断熱板24(従来例)を取り出して形状変化を確認したところ、幅2.5mの断熱板24において、中央部が下側空間に向かって凸状に5mm反っているのが確認された。一方、断熱板18(実施例)は、炉外に取り出した際の「反り」は1mm未満であった。
以上より、本実施形態の効果は明らかである。When the heat insulation board 24 (conventional example) used for two months was taken out and the shape change was confirmed, in the
As mentioned above, the effect of this embodiment is clear.
以上、本発明のガラス基板の製造装置およびガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As mentioned above, although the manufacturing apparatus of the glass substrate and the manufacturing method of the glass substrate of this invention were demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, various improvement and a change are carried out. Of course.
本実施形態のガラス製造装置10は、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板やディスプレイのカバーガラス用のガラス基板の製造に好適に適用される。
ガラス製造装置10に用いる断熱板18は、成形体14のごく近傍に設置される断熱板に好適である。しかし、これに限定されるものではなく、成形体14の極近傍に設置される断熱板18よりも下流に設けられる断熱板にも、上記断熱板18と同様の板を適用することが可能である。The
The
1 熔解装置
1a 熔解槽
1b 清澄槽
1c 攪拌槽
1d,1e 配管
6 成形装置
8 切断装置
10 ガラス製造装置
12 炉室
12a 炉壁
14,114 成形体
14a 溝
14b,14c 壁面
14d 最下端
16 ローラ
18,118 断熱板
18a,18b,18c,18d 枠部材
18e,18f,18g セラミックファイバボード
18h 断熱本体部
18i,20 部材
18j、18k、18m,18n,22 断熱材
19 隙間
20 部材
23 チューブ
24 断熱板
24a 対向面
30 冷却ユニット
32a、32b、32c、32d、32e,32f,32g,32h 搬送ローラ
41,42,43a,43b,43c,44 床面
45,47a,47b,47c,48 圧力センサ
50 徐冷炉
52,53,54a,54b,54c,55 送風機
60,62a,62b,62c 圧力センサ
70 制御装置
72 駆動ユニット
80 成形炉DESCRIPTION OF
Claims (7)
炉壁で囲まれた炉室と、
溶融ガラスから帯状ガラスを成形するために前記炉室内に設けられた成形体と、
前記炉室内に設けられたローラと、
前記成形体と前記ローラとを互いに異なる2つの空間に間仕切りする、断熱材を含む断熱板と、を有し、
前記炉室には、前記成形体で成形された帯状ガラスを前記ローラの位置する空間へ導くスリット状の隙間が前記断熱板によって形成され、
前記隙間において、少なくとも前記帯状ガラスと対向する前記断熱板の対向面には、前記断熱材に用いる第1の材料の気泡含有率に比べて気泡含有率の低い第2の材料(但し、気泡含有率が0%を除く)が用いられる、ことを特徴とするガラス基板の製造装置。 A glass substrate manufacturing apparatus for manufacturing a glass substrate from molten glass using a downdraw method,
A furnace chamber surrounded by a furnace wall;
A molded body provided in the furnace chamber for molding a strip glass from molten glass;
A roller provided in the furnace chamber;
A heat insulating plate including a heat insulating material that partitions the molded body and the roller into two different spaces, and
In the furnace chamber, a slit-like gap is formed by the heat insulating plate to guide the glass strip formed from the molded body to the space where the roller is located.
In the gap, at least on the facing surface of the heat insulating plate facing the belt-like glass, a second material having a lower bubble content than the first material used for the heat insulating material (however, containing bubbles) The glass substrate manufacturing apparatus is characterized in that the rate is excluding 0%) .
炉壁で囲まれた炉室内に設けられた成形体の互いに対向する壁面に2つの溶融ガラス流を形成する工程と、
2つの溶融ガラス流が合流してつくられる帯状ガラスを、前記炉室を間仕切りする、断熱材を含む断熱板によって作られるスリット状の隙間を通過させる工程と、を有し、
前記隙間を通過させる工程では、帯状ガラスが通過する前記隙間において、帯状ガラスと対向する前記断熱板の対向面には、前記断熱材に用いる第1の材料の気泡含有率に比べて気泡含有率の低い第2の材料(但し、気泡含有率が0%を除く)が用いられ、前記対向面が、帯状ガラスに対して帯状ガラスの幅方向に略均等な熱量の分布を与える、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 When manufacturing glass substrates from molten glass by the downdraw method,
Forming two molten glass streams on opposite wall surfaces of a molded body provided in a furnace chamber surrounded by the furnace wall;
Passing through a slit-shaped gap formed by a heat insulating plate including a heat insulating material, which divides the furnace chamber into a glass strip formed by joining two molten glass flows, and
In the step of passing through the gap, in the gap through which the strip glass passes, the opposed surface of the heat insulating plate facing the strip glass has a bubble content compared to the bubble content of the first material used for the heat insulating material. A second material having a low air content (however, the bubble content is excluding 0%), and the opposed surface gives a substantially uniform heat distribution in the width direction of the belt-like glass. A method for producing a glass substrate.
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